dmg2004
TRANSCRIPT
Historische ErdbebenHistorische Erdbebenundund
BaustoffeBaustoffehistorischer Tragstrukturenhistorischer Tragstrukturen
Maria BostenaruMaria Bostenaru
GK 450, Uni Karlsruhe (TH)GK 450, Uni Karlsruhe (TH)
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
EinführungEinführung� Historische Baustoffe =
� Teil der erhaltenswerten Merkmalen von Bauten
� Zeugen der Vergangenheit in urbanen Umgebungen
� Historisch bedeutsame Bauwerke getroffen von� der Veralterung ihrer Baustoffe (gleichmäßig)� Naturkatastrophen wie Erdbeben
(ungleichmäßig)
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
ErdbebenwirkungErdbebenwirkung
� Naturkatastrophen wie Erdbeben wirken ungleichmäßig� in städtischen Gebieten� auf einzelne Bauten
� Das Versagensmuster ist ausschlaggebend dafür, wo die historische Bausubstanz am meisten gefährdet ist.
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
FallstudienFallstudien
�� HolzrahmenHolzrahmen�� Alpengebiet (Fachwerkbauten)Alpengebiet (Fachwerkbauten)�� Portugal (Portugal (PombalinoPombalino--bauten)bauten)
�� EisenEisen--/Stahlrahmen/Stahlrahmen�� Deutschland (Eisenskelett)Deutschland (Eisenskelett)�� Iran (Stahlskelett)Iran (Stahlskelett)
�� StahlbetonrahmenStahlbetonrahmen�� Rumänien (Neues Bauen)Rumänien (Neues Bauen)�� GriechenlandGriechenland
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
HolzrahmentragwerkeHolzrahmentragwerke
�� AlpengebietAlpengebiet
�� FachwerkbauFachwerkbau
�� 1356 1356 –– ErdbebenErdbebenim Baselim Basel
�� PortugalPortugal
�� PombalinoPombalino--GebäudeGebäude
�� 1755 1755 –– Erdbeben in Erdbeben in LissbonnLissbonn
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
Fachwerkbauten Fachwerkbauten im Alpengebietim Alpengebiet
�� HolzeigenschaftenHolzeigenschaften
���������
����� ����������� ��� � �������� ������������ �������� �
��������� ��� ����������� ������������������������� �������� ��!��"��#�$����"�% ������&�������'�()�������&�����������)����������*���+�'�����'������������'&���,�-��������.����"�/�-� �$���������&���+�����0������!�������� �1������$�����'�
(��*��� �������$����
.������ ��� ��������
.�����*��)�� �&���2������#����3�4������������/����5� 63�7��������������-����5� 63�1����������������#���5� 63�����$����������28��5� 6�
0�*���*"�(��$���*��&�����*���*���������9��/5�:"��/5#�"��-5#�"��/5#���&����%5#��� '�;����9��#5�#"��/5�/"��#5�,"��/5�-"��/5�:�� '�.����)&��9��/5�/"��-5�-"��/5�%"��%5�%"�#�5#��� '���)&��9��#5�#"��/5�/"��#5�,"��/5�-"��#5�%��&����/5�%� '�����$�9��#5�%��&����/5�:�� '�;�� ����*9��#5�%"��/5�:��&����%5#�� �����&�"��8�,�'�
(��*��� ����<��$����
7���������&������� ���*�
.�����*��)�� �&���2#�����,,���3�4�����������#-���5� 63�7����������������:���5� 63�1��������������:,���5� 63�����$������������
�
7����� .�����
.�����*��)�� �&���2������#����3�4������������/����5� 63�7��������������-����5� 63�1����������������#���5� 63�����$����������28��5� 6�
#�-�� �&�����1������'�1����9�!��#'-� ���':� ��=��������$����%� ��,'- ��=�������'�
7���� .�����
.�����*��)�� �&���2������#����3�4������������/����5� 63�7��������������-����5� 63�1����������������#���5� 63�����$����������28��5� 6�
�=�����*�������:5:�� ��&�#:5/�� '�����&�"��8�,��
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
PombalinoPombalino--GebäudeGebäude
DeckenDecken
Stahlrohren oder Stahlrohren oder herkömmliche Nägel, herkömmliche Nägel, Bolzen zur Verstärkung Bolzen zur Verstärkung des Bundesdes Bundes
FRP VerstärkungFRP Verstärkung
Materialverschleiß des Materialverschleiß des HolzesHolzes
mangelhafter Verbund mangelhafter Verbund zum Mauerwerkzum Mauerwerk
DachDach
Stahl/Stahlbetonträger Stahl/Stahlbetonträger unterhalb des Dachsunterhalb des Dachs
Stahlspanelemente, Stahlspanelemente, --kabel, kabel, --anker von Wand anker von Wand zu Wandzu Wand
„out„out--ofof--plane“ Gefahrplane“ Gefahr
mangelhafter Verbund mangelhafter Verbund (Mauerwerk zu Mauerwerk (Mauerwerk zu Mauerwerk und und
Mauerwerk zu Rahmen)Mauerwerk zu Rahmen)
AusfachungAusfachung
VerstärkungsVerstärkungs--maßnahmemaßnahme
Seismischer Seismischer MangelMangel
QUELLE: R. QUELLE: R. CardosoCardoso, M. , M. LopesLopes, R. , R. BentoBento, and D. D‘, and D. D‘AyalaAyala: „: „HistoricHistoric, , bracedbraced frameframetimbertimber buildingsbuildings withwith masonrymasonry infillinfill (‚(‚PombalinoPombalino‘ ‘ buildingsbuildings)“, WHE )“, WHE reportreport #92#92
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
Holzrahmen Holzrahmen -- MaterialvergleichMaterialvergleich
Pinie und EichePinie und EicheEicheEicheDeckenDecken
Pinie und EichePinie und EicheEicheEicheDachDach
Pinie und EichePinie und EicheEicheEiche
(manchmal Tanne)(manchmal Tanne)RahmenRahmen
KalksandsteinKalksandsteinLehmLehmAusfachungAusfachung
PortugalPortugalAlpengebietAlpengebiet
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
�� IranIran�� 2003 2003 –– Erdbeben in Erdbeben in
BamBam
(Photo Hashemi et al)(Photo Hashemi et al)
Wohnbauten mit Eisen oder Wohnbauten mit Eisen oder StahlskelettStahlskelett
�� DeutschlandDeutschland�� 1978 1978 –– Erdbeben in Erdbeben in
AlbstadtAlbstadt
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
Wohnbauten mit Stahlskelett in IranWohnbauten mit Stahlskelett in Iran
Verstärkung der Verstärkung der VerbindungVerbindung
Bewehrung der Bewehrung der Verbindung mit Verbindung mit StahlplattenStahlplatten
Exzessive Exzessive DrehungenDrehungen
Scherversagen der Scherversagen der SchweifstellenSchweifstellen
SetzungSetzung
--Gleitung zwischen Träger Gleitung zwischen Träger und Stützenund Stützen
unausreichende unausreichende Sitzbreite der Träger auf Sitzbreite der Träger auf den Stützenwinkelnden Stützenwinkeln
VerbindungenVerbindungen
Horizontale Streben Horizontale Streben geschweift an die geschweift an die Dach/DeckenträgerDach/Deckenträger
Teilweise/ ganzes Teilweise/ ganzes EinsturzEinsturz
--unausreichende unausreichende DachunterstützungDachunterstützung
schwere, flexible Dächerschwere, flexible Dächer
Dach und Dach und DeckenDecken
Hinzufügen von Hinzufügen von konzentrischen konzentrischen StrebenStreben
GeschossknickenGeschossknickenausreichende ausreichende Scherfestigkeit der Scherfestigkeit der GeschosseGeschosse
weiches Geschossweiches GeschossRahmenRahmen
Hinzufügen von Hinzufügen von konzentrischen konzentrischen StrebenStreben
outout--ofof--planeplane
X RisseX Risseausreichende inausreichende in--plane plane Steifigkeit > Steifigkeit > SeitenfestigkeitSeitenfestigkeit
nicht verankerte Wändenicht verankerte WändeAusfachungAusfachung
Seismische Seismische ErtüchtigungErtüchtigung
ErdbebenErdbeben--schadensmusterschadensmuster
erdbebenresistente erdbebenresistente EigenschaftenEigenschaften
seismische Mängelseismische Mängel
NACH: B.H. Hashemi and M.G. NACH: B.H. Hashemi and M.G. AshtianyAshtiany: „Semi: „Semi--rigidrigid steelsteel frameframe withwith ‚‚KhorjineeKhorjinee‘ ‘ connectionsconnections“, WHE “, WHE reportreport #26#26
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
Metallrahmen Metallrahmen -- MaterialvergleichMaterialvergleich
StahlbetonStahlbetonSteineisenSteineisenDeckenDecken
StahlbetonStahlbetonSteineisenSteineisenDachDach
StahlStahlEisenEisenRahmenRahmen
BacksteinBacksteinLochbacksteinLochbacksteinAusfachungAusfachung
Iran*Iran*DeutschlandDeutschland
* 3 verschiedene Typen (Quelle: BEE)* 3 verschiedene Typen (Quelle: BEE)
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
StahlbetongebäudeStahlbetongebäude
�� RumänienRumänien
�� 1940 und 1977 1940 und 1977 ––VranceaVrancea ErdbebenErdbeben
�� GriechenlandGriechenland
�� u.a. 1978 Erdbebenu.a. 1978 Erdbebenin Thessaloniki in Thessaloniki
StahlbetonDecken
StahlbetonDach
StahlbetonRahmen (Skelett)
BacksteinAusfachung
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
StahlbetongebäudeStahlbetongebäude�� RumänienRumänien
���������
����� �������������� ����
�� !�!� ���!���
���� ������� ��� !�!� ���� � �������� ����������"������� ��
�����������)&��
.����&�!������������������&���>����&�'�������&�*����������&����!��<�$���)��������'�7���?������&���>����&�����������)&������������+��&���0�$)�&������������������&������������&������&����������������*� �.�����*��+����
?������������@�����&�������������)&�"�����������������!��.�����*�������&�&����"�&���������������&����������������������
�������;����"�A���� ���;�������&��B�������
;� )������?�����������!�������� ���&��������������0��&�;'��$����&���B��*��3�#0��&�;'�?���� ����&���;������ ���(� ����&�C�� ��"� �����������������$����3�/0'��)�$���&���;�����3�,0"�/;'�?���+����&���;������ ���C�����3�-0'�����=��������&����$�$�������B��*���*� �1���������������3�%0'�.������&����$�$�������B��*��3�20'�C�� ��&���&�����=����*����$���� ��&�3�:0"�,;'�<�����B��*'�
(�*��+��!��������)&�9��0'�0��+������������3�#0'��$����� �3�/0'��$�����+$���������&��$$���3���;'�1��������&����� �=��*��3��$;'�1��������&���D�=��*��3�,0"�#;'��$$������&���C�����������&3�-0"�/;'�7����&����$�+���3�%0'�.������&����$�$�������C���������3�,;'�1����������3�-;'�7���������������3�20"�%;'�1���������$������#��5 /��E1/2�7F%�: 3�BG-#�7H���3�:0"�2;'�?��������&���1���������&��;�� �3�80"�:;'���������+��&���������)&���&���$�������&�����+�*�3�8;'�?��$�&�������*�������C����������)&���&�������)&�3���;'�C�������&���?��$�&������3���0"���;'�1��������&���@)&���&��'�&�����+�*�3��#�;'�D�=��*3��#$;'��� �=��*3��/;'�C�����������=������'�
��+�*��
1��&�������$����������;�� �� ���&����)��'�����+���� )������������&�����+�*��$�������9��$��������!��&���?���������)�"� ��� ������������ ) ����&��+�������������� �'�D�������=�������!��$�����0�$)�&���������&���4� �����&�1���������������������'�B������828��*�����������0��&�&������)&��$�� �.�&$�$���8,�9����"%���&���������1������� ����������)$��!�������������� �7���� �����3��������&��?��$�&��&�����+�*�$������� ���&���&���&����������&��0�����������I��=��=����I�3��������&���&�������������������J���$������'�
��
@�������0�������9�����������+�*�9�4���������&��$�=�������&���1����"�������&����)�$��������&�1��&��=�����������0�����'����������������&��������$������'���+�*����.0"��E0"�#E0���&�!����+�����1�$��$����)&��'� ���������&����*����+�*�9��=��&$�+���� ���,-K�������;����������&��&�����+�*�"��$�����&���J���$������� ����������?�����*��&�����+�*���������������� ����� ��"�;������&����=��&$�+��������&���D��������� ������==������ ������������������������'�<�� ���������9�����*������;������ �����$���+$����&��������&�������&�����+�*��������������)�������"�1����$�=������"�������&����)�$������"� ���������)��������=����������0�����'�C��� ����=�����������&����$���"�!������������"�1����������3�������A���� ���;����'�D�$���&�����+��&�����1���L=9�;�����!�������&����0�� �� ���1���!�����*�"�4��������� �.&��&���M0��&��E0"�1�����&���1������������ ���1�������������� �.&��&�����+�*��������������=��&$�+���� ���������;������ �.0��&�&��������0��������������1���"��8:#�'�
�������;�=������������1������4��&�+�����$�=��������?����+������;���$��&�9��'�C���������� �&�����+�*���$$�����3�#'�.�������&�����+�*��&�����1��*�3�/'�1�����$$������ ���C�� ���� ��3�,'�.������&����$�������1���+$��&����3�-'�1����)&����1��������&���1��������$�����&�3�%'�<����1�����������3�2'�E$����)���$���&��3�:'�<����J���$+�������������&�$�������3�8'�?��������&���J���$+�����&����)�$������3���'�1����$����)�����������3���'�.�������3��#'�1�������3��/'����������3��,'�?��=��*�'�
;� )���������+�*�� �������!������������������������)&���?����������9��0'�0��+������������3�#0'��$����� �3�/0'��$�����+$���������&��$$���3��;'�1��������&���D����&��� �=��*��3�#;'�1��������&���1�&����$���3�/;'�7����&����$�+���3�,0��&�;'������$$�����&���C�����������&3�-;'�1����������3�%;'�7���������������3�-0'�.�������&�����+�*��&�����1��*�3�%0'�.������&����$�$�������C���������3�2;��&�0'�1���������$����3�:;��&�0'�?��������&���1��������#��5 N�����BG-#�:�#: ���+��>����+�*������������)$����&��������,�O,�O, ���B�������3�80"���;'�������3���0"���;'�1�������� ���1/��3���0'����������3��#�;'�D�=��*3��#$;'��� �=��*3��/;'�;�=�������&���1�&����$���3��'��,;'�����+����&���#"-� �>��'�
��)���
1��&�������$����������;�� �� ���&��&����+�*��'�D�����"��=�������!������������1����"��������&���4� ����&�&���1�����������������B����"��828�'�
7��� ��������)������&������)�����$�����&�$��������B����"��828��
������)��9�=�����������0����3�;��������$��&� ������ ���;������ ��$�����&�����������"�1���!���������� �����������'����*����)��9�;����� �������)����������)���"�&���&����)���!��&��������������� �������������?�����*�����&������ ���(��������'�1��&���������)������'�����)��������$���=��&��G��������'�G�����������������+��&�����0�$)�&��L=9��K�,-K�;������ �.&�"� ��� ��������������1���"��8:#��
�������;�=������������1������4��&�+�����$�=��������?����+������;���$��&�9��'�?��=��*�������3�#'�>� $�&��������3�/'�;�&�*�����&���7����$���3�,'�1����$$������ ���C�� ���� ��3�-'�.������&����$�������C��������3�%'�1����)&����1��������&���1��������$�����&�3�2'�7����&����$�+�������������3�:'�1�����&�1��������������3�8'�E$����)�����)�$��3���'�<����1�����������3���'�<����J���$+�������������&�$�������3��#'�?��������&���J���$+�����&����)�$������3��/'�.�������3��,'�1�������3��-'����������3��%'�?��=��*�3��2'�>� $�&����=�������
;�=������� ���0������$����.=�OL&���*9��'�?��=��*�������3�#'�������� ���������$����3�/'�;����P�����3�,'�B��������� ���0���$�3�-'�?��=��*�'������D<G.;G��#�����;����P������$���/ �Q����$����-� ������"�#� �1�����������&�0���$��!��;��!���L='����)��� ����������!�������&���@����9�1���=��������3�M ������ ����������B������3�B��������� ��������"� ���.=�OL&���*��$�������'�
7�����&�7�����
.�������7����=�������������������*������������$������"����&����=���+$���,"- ���&'�����+���������������*��M�$��������+���'�7���4� ����&�&���1����������&����+�&�C�����������=�������!������������1�����!���������B����"��828��
.�����&��������������!���������+��&���B������������������������&��������>)��������&��
;�� =�����9�������;�����������������$������ �"��)�����;�����$���!�����������B�������&�E���$���������)&�'�1����=�����9�������;�����������������$������ �$����'����==���+��9�������;����"� ����$�� �R$����&������==���+���������������$������ ��)&�'������1���"��8:#��
�
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
Datenstruktur in der WHEDatenstruktur in der WHE
Structural element Building materials
Structural element Seismic defficiencyEarthquake resilient
featuresEarthquake
damage patterns
Seismic defficiency Seismic strengthening provision
Characteristicstrength
Mix proportion/dimensions
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
VergleichVergleich
� Holztragwerke werden von Erdbeben weniger beschädigt und der Baustoff ist dementsprechend weniger gefährdet
� Stahl/Eisenelemente werden ebenfalls gut erhalten, Gegebenfalls werden neue Ertüchtigungselemente hinzugefügt
� Stahlbetonrahmenelemente werden von Starkbeben in der Regel in großem Umfang beschädigt. Reparatur-oder Ertüchtigungsmaßnahmen vorbeschädigter Bauten umfassen bedeutende Veränderungen in das Baustoff
� Die Erhaltung des Baustoffs gestaltet sich damit sehr unterschiedlich bei dem Tragwerk historischen Rahmenbauten und hängt vor der Stärke des Bebens vom Material der Tragstruktur ab.
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
SchlussfolgerungenSchlussfolgerungen
� Historische/archäologische Zeugen einer Bauzeit und damaliger Bautechnik – gefährdet durch:� von Naturkatastrophen zugefügten Schäden
� durch Maßnahmen� zur Reparatur der Schäden� vorbeugender Ertüchtigung
� Das Kriterium der Denkmalpflege „Erhaltung der urbanen historischen Bausubstanz und deren Baustoffe“ ist zu erfüllen
DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru
QuellenQuellen
�� M. Bostenaru Dan: „Fachwerkhaus in Dreiländereck M. Bostenaru Dan: „Fachwerkhaus in Dreiländereck (Half(Half--timberedtimbered houshous)“, WHE )“, WHE report report #98#98
�� R. R. CardosoCardoso, M. , M. LopesLopes, R. , R. BentoBento, and D. D‘, and D. D‘AyalaAyala: : „„HistoricHistoric, , bracedbraced frameframe timbertimber buildingsbuildings withwith masonrymasonryinfillinfill (‚(‚PombalinoPombalino‘ ‘ buildingsbuildings)“, WHE )“, WHE reportreport #92#92
�� M. Bostenaru Dan: „M. Bostenaru Dan: „PrefabricatedPrefabricated metal metal constructionconstruction of of thethe Modern Modern MovementMovement“, WHE “, WHE reportreport #95#95
�� B.H. Hashemi and M.G. B.H. Hashemi and M.G. AshtianyAshtiany: „Semi: „Semi--rigidrigid steelsteelframeframe withwith ‚‚KhorjineeKhorjinee‘ ‘ connectionsconnections“, WHE “, WHE reportreport #26#26
�� M. Bostenaru Dan: „M. Bostenaru Dan: „EarlyEarly reinforcedreinforced concreteconcrete frameframecondominiumcondominium buildingbuilding withwith masonrymasonry infillinfill wallswalls designeddesignedforfor gravitygravity loadsloads onlyonly“, WHE “, WHE reportreport #96#96
WHE = World WHE = World HousingHousing Encyclopedia http://Encyclopedia http://www.worldwww.world--housing.nethousing.net//
Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Aufmerksamkeit!